Microalghe e cianobatteri nell'alimentazione - Unipd
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
http://parlab.biologia.unipd.it/
“Microalghe e cianobatteri nell'alimentazione
umana e animale”
Nicoletta La Rocca
nicoletta.larocca@unipd.it
5 maggio 2017 1
Ci siamo ormai abituati a vedere nei piatti le macroalghe (seaweeds)
Nori
Wakame
• Poco caloriche
• Ricche in ioni e vitamine
• Ricche in acidi grassi ω3
• Ricche in beta-glucani
polisaccaridi solforati
Kombu antinfiammatori e gelificanti
5 maggio 2017 2
Per 100 grammi di fresco
Calorie 35
Phylum: Rhodophyta Grassi 0,3 g
Class: Bangiophyceae - Acidi grassi saturi 0,1 g
Order: Bangiales - Acidi grassi polinsaturi 0,1 g (omega-3)
- Colesterolo 0 mg
Family: Bangiaceae Carboidrati 5 g
Genus: Porphyra o Pyropia - Zucchero 0,5 g
Fibra alimentare 0,3 g
Anche conosciuta come Nori. Proteine 6 g
Vitamina A, C, B6
Sodio 48 mg
Cresce lugno le coste dell’Oceano Potassio 356 mg
Pacifico e Indiano (lunghezza 20-50 cm) Calcio 70 mg
Ferro 1,8 mg
Magnesio 2 mg
5 maggio 2017 3
Per 100 grammi di fresco
Calorie 43
Phylum: Heterokontophyta Grassi 0,6 g
Classe: Phaeophyceae - Acidi grassi saturi 0,2 g
Ordine: Laminariales - Acidi grassi monoinsaturi 0,1 g
- Colesterolo 0 mg
Genere: Laminaria
Carboidrati 10 g (laminarina, acido alginico…)
- Zuccheri 0,6 g
Conosciuta come Kombu. Proteine 1,7 g
Fibra alimentare 1,3 g
Vitamina A
Coltivata intensivamente in Vitamina C
China, Giappone e Corea. Sodio 233 mg
Potassio 89 mg
Calcio 168 mg
Ferro 2,9 mg
Magnesio 121 mg
5 maggio 2017 4
Phylum: Heterokontophyta Per 100 grammi di fresco
Calorie 45
Classe: Phaeophyceae Grassi 0,6 g
Ordine: Laminariales - Acidi grassi saturi 0,1 g
Famiglia: Alariaceae - Acidi grassi polinsaturi 0,2 g
Genere: Undaria - Acidi grassi monoinsaturi 0,1 g
- Colesterolo 0 mg
Zucchero 0,7 g
Conosciuta come Wakame. Carboidrati 9 g (fucani, acido alginico..)
Fibra alimentare 0,5 g
Proteine 3 g
Raccolta nelle acque dell’Oceano Vitamina A, C, B9
Atlantico e coltivata nel nord della Potassio 50 mg
Francia. (Fino a 12 metri lugnhezza) Sodio 872 mg
Calcio 150 mg
Ferro 2,2 mg
Magnesio 107 mg
5 maggio 2017 5
Siamo meno abituati a pensare a microalghe e cianobatteri nella nutrizione
Ma anche l’uso delle microalghe come
cibo è antico di centinaia di anni.
5 maggio 2017 6
I cianobatteri 5 maggio 2017 7
La storia di Spirulina (o Arthrospira)
Nel 1940, un algologo francese aveva riportato l’utilizzo di un materiale
verde chiamato dihé, usato nei cibi delle popolazioni Kanembu limitrofe
al Lago Ciad (tra Ciad, Camerun, Niger e Nigeria)
Phylum: Cyanobacteria
Classe: Cyanophyceae
Ordine: Oscillatoriales
Famiglia: Phormidiaceae
Genere: Arthrospira
Specie: A. platensis
5 maggio 2017 8
Il dihé consisteva in formelle disidratate al
sole dell’alga blu-verde (cianabatterio)
spirulina (Arthrospira) raccolta dalle pozze
attorno al lago.
5 maggio 2017 9
Negli anni ‘60, Hubert Durand-Chastel, lesse
questo report su spirulina e realizzò che si
trattava del medesimo organismo che
infestava il Lago Texcoco in Mexico al tempo
utilizzato per l’estrazione della soda.
Sebbene a quei tempi l’organismo non fosse
più raccolto dalle popolazioni messicane, la
letteratura storica rivelò che veniva raccolto
seccato e usato per l’alimentazione dagli
Atzechi, 400 anni prima della conquista
spagnola.
Le leggende narrano che i messaggeri
corridori Atzechi utilizzassero la spirulina
per le loro maratone.
Aztecs harvesting blue-green algae
from lakes in the valley of Mexico.
5 maggio 2017 10Fu proprio Hubert Durand-Chastel a promuovere il primo set up di coltivazione
di spirulina nel Lake Texcoco negli anni ‘70. Questa ‘farm’ divenne la più
importante al mondo nel 1980.
Spirulina è attualmente coltivata principalmente in ‘open ponds’ in molte
nazioni (Cina, Tailandia, Hawaii, Giappone, India, California, …) e venduta come
integratore alimentare per il suo elevato contenuto in proteine, vitamine e altri
fitonutrienti come i polisaccaridi e i pigmenti antiossidanti (ficocianina).
5 maggio 2017 11Open ponds
Attualmente la coltivazione
avviene in open ponds e in alcuni
casi anche in fotobioreattori
Fotobioreattori
5 maggio 2017 125 maggio 2017 13
Padova 5 maggio 2017 14
Ma anche le barrette alla spirulina di AstroSamantha … 5 maggio 2017 15
Ma anche altri cianobatteri hanno utilizzo alimentare, nei paesi asiatici e nelle Ande
Nostoc, Aphanizomenon e altre possono potenzialmente produrre tossine
5 maggio 2017 16Aphanizomenon flos aquae 5 maggio 2017 17
Nostoc commune 5 maggio 2017 18
Nostoc punctiforme 5 maggio 2017 19
Nostoc flagelliforme 5 maggio 2017 20
Le microalghe 5 maggio 2017 21
Una storia più recente
Chlorella ‘health food’ in Asia (Tamiya 1957;
Soong 1980)
β-carotene from Dunaliella salina (Ben-
Amotz and Avron 1989; Borowitzka and
Borowitzka 1989)
Astaxanthin from Haematococcus pluvialis
(Lorenz and Cysewski 2000)
Omega-3 from Schizochytrium (Kyle 2005)
5 maggio 2017 22Perché le proteine da microalghe?
Chlorella vulgaris
Fino a 60% proteine
con parte di aa essenziali
(vegetariani, vegani…)
5 maggio 2017 23Chlorella sp.
A nutrient-rich whole food ingredient rich in
proteins, antioxidants, vitamins and minerals and
is used in food supplements and aquaculture.
5 maggio 2017 24Perché i carotenoidi da microalghe?
Gli animali sono incapaci di sintetizzare i carotenoidi e devono assumerli con la dieta.
Hanno funzione di pro-vitamine, antiossidanti, antinfiammatori. Pigmenti naturali.
Le alghe ne sintetizzano elevate quantità, con forme ad elevata attività.
5 maggio 2017 25Oltre l’80% del β-carotene naturale, precursore della
Dunaliella salina
vitamin A, proviene dalla microalga verde alofila
Dunaliella salina raccolta da grandi pozze saline di
centinaia di ettari in Australia, Israele, California…
Dunaliella salina (red color) in evaporite salt ponds, shore of San Francisco Bay, CA USA
5 maggio 2017 26Haematococcus pluvialis
è invece utilizzato per la
produzione di astaxantina
Ben Gurion University, Israel
5 maggio 2017 27Carotenoidi
primari e
secondari
Chlorplast membranes
+
Primary carotenids
TAGs
+
Secondary carotenoids
(keto-carotenoids)
5 maggio 2017 28High salinity
High light
Low nutrients
5 maggio 2017 29High salinity
High light
Low nutrients
Solovchenko, 2015
5 maggio 2017 29 Great commercial interest
about carotenoids and
secondary carotenoids in
particular.
Already produced and sold as
antioxidant, antinflammatory, 1,53 billion in 2016
precursor of vitamin, non
toxic natural pigments.
The market for carotenoids,
chemical or natural synthesis,
in 2010 was about US $1.2
billion (Borowitzka, 2013)
5 maggio 2017 30Animal feed
Food coloring
Food supplements for humans
5 maggio 2017 315 maggio 2017 32
Perché i lipidi da microalghe?
I PUFA ω-3 ed ω-6 sono acidi grassi essenziali nella dieta di molti animali,
compresi gli esseri umani, i quali non sono in grado di sintetizzarli.
Molte microalghe, marine in particolare, accumulano elevati livelli di acidi
grassi polinsaturi (PUFA): ω-3, come l’acido eicosapentaenoico (EPA) e
l’acido docosaesaenoico (DHA).
5 maggio 2017 33Evoluzione uomo: dieta con rapporto fra PUFA ω-6 ed ω-3 di 1:1.
Dieta occidentale: rapporto aumentato a 15:1
Conseguenze: attivazione delle risposte pro-infiammatorie (ac. arachidonico)
aumento dell’incidenza di malattie cardiovascolari
aumento incidenza certi tipi di cancro (app. digerente)
Rapporto PUFAω-6 ed ω-3 di 4:1 nella dieta riduce del 70% la mortalità nella
prevenzione secondaria delle malattie cardiovascolari.
Rapporto di 2,5:1 sopprime l’infiammazione in pazienti con artrite reumatoide.
ω-3 hanno un ruolo importante nella funzione cerebrale: il DHA rappresenta il 40%
dei fosfolipidi di membrana nel cervello è essenziale per sviluppo funzionale.
5 maggio 2017 345 maggio 2017 35
Le principali fonti alimentari di DHA e EPA sono pesce e olio di
pesce (selvatico) e le microalghe marine.
5 maggio 2017 36DHA
EPA
5 maggio 2017 37Microalghe e cianobatteri attualmente ammessi in Nutraceutica
Specie Nutraceutica Proprietà Habitat
APHANIZOMENON FLOS AQUAE Klamath Ѵ varie dolce
SPIRULINA MAXIMA Ѵ varie dolce
SPIRULINA PLATENSIS Ѵ varie dolce
CHLORELLA PYRENOIDISA Ѵ varie dolce
CHLORELLA VULGARIS Ѵ varie dolce
DUNALIELLA SALINA Ѵ beta-carotene marina
HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS Ѵ astaxantina dolce
ISOCHRYSIS GALBANA extract ? DHA marina
NANNOCHLOROPSIS GADITANA Req. EFSA SP EPA marina
PHAEODACTYLUM TRICORNUTUM extract ? EPA marina
SCHIZOCHYTRIUM SP. oil App. EFSA IT DHA marina
TETRASELMIS CHUI App. EFSA SP varie marina
App. = approved ; Req. = requested
5 maggio 2017 38Diverse DESTINAZIONI D’USO, diversa NORMATIVA
Animal feeds Nutraceutica
Normativa di Dir. CE 2005/8 Reg. CE 258/97
riferimento Dir. CE 70/524 Dir. CE 46/2002
Dir. CE 2007/708 DM 9/7/2012 rev.
FEFANA list 2015
Compendium of
Botanicals 2012
Ente comunitario EFSA EFSA
di valutazione FEEDAP
EFSA European Food Safety Authority
FEEDAP Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed
FEFANA EU Association of Specialty Feed Ingredients and their Mixtures
5 maggio 2017 39Microalghe e Nutraceutica
La Commissione UE fino ad ora non ha ritenuto di dover
armonizzare a livello europeo le piante e le alghe di
possibile impiego in nutraceutica lasciando ai singoli stati
autonomia decisionale.
Esistono liste Nazionali (Ministero della Salute)
di Botanicals AMMESSI e NON AMMESSI
Compendium of Botanicals 2012
Specie di utilizzo tradizionale!
Per tutti gli altri si deve procedere alla richiesta di
riconoscimento come Novel Food all’EFSA tramite
Ministero della Salute
5 maggio 2017 40Definizione di Botanicals
Sostanza vegetale
- Il vegetale in toto o parti di piante, alghe, funghi
e licheni (interi, a pezzi o tagliati) in forma non
trattata, generalmente essiccati
Preparato vegetale
- un preparato ottenuto sottoponendo le sostanze
vegetali a vari trattamenti (estrazione,
distillazione, spremitura, frazionamento,
purificazione, concentrazione, fermentazione,
triturazione e polverizzazione).
5 maggio 2017 41 Non c’è differenza tra organismo ed estratto
Extracts
Algae powders
5 maggio 2017 42Perché non è facile introdurre nuove specie?
Tra le migliaia di specie solo un numero limitato è
coltivato in grandi quantità a scopi commerciali.
Perché nonostante la crescente domanda del mercato e la
grande variabilità disponibile?
5 maggio 2017 43Attenzione, principalmente alle specie già
ammesse dalla legislazione nei diversi ambiti:
scelta forzata in base a DESTINAZIONE D’USO
competizione
specie a volte non ottimali
rapido inserimento nel mercato
Selezione di nuove specie con proprietà rilevanti:
richieste di autorizzazione
ottimizzazione trade-off biomassa composto
innovazione
brevettazione
Procedura Novel Food
5 maggio 2017 44Il futuro?
2014
Nuove regole in Europa dal 2015
http://ec.europa.eu/food/safety/novel_food/legislation/index_en.htm
5 maggio 2017 45Di fatto attualmente microalghe e cianobatteri sono considerate vere
e proprie fabbriche di biomasse arricchite di composti al alto valore.
Pigments
Pigments
Pigments
High value Low value
products products
5 maggio 2017 46Perché tanto interesse per le microalghe?
Hanno più elevata produttività e potenziale coltivazione tutto l’anno
Possono essere coltivate in terreni marginali
Necessitano di meno acqua a parità di biomassa prodotta
Molti ceppi possono essere coltivati in acque saline
Sequestrano la CO2 (anche prodotta da impianti industriali)
Non richiedono erbicidi
Possono accumulare elevate quantità di composti ad alto valore per
unità di biomassa
Molte specie sono definite GRAS (generally regarded as safe)
o NT (no toxin known)
5 maggio 2017 47Dove può intervenire il biologo? 5 maggio 2017 48
5 maggio 2017 49
Grazie per l’attenzione
Puoi anche leggere
